مدلسازی عددی تاثیر پارامترهای رایلی و دارسی در انتقال حرارت همبسته جابجایی طبیعی در محیط متخلخل با تولید حرارت در ماتریس جامد

در مطالعه حاضر، به بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه بسته حاوی مواد متخلخل با ابعاد L*L و دو دیواره عمود با ضخامت d در طرفین میپردازیم که دیواره بالا و پایین عایق و قسمتی از هر دو دیواره سمت چپ و راست در دمای ثابت Thو Tc ثابت نگه داشته میشود. مطابق با هندسه مساله در دیواره جامد انتقال حرارت هدایت و در محفظه محیط متخلخل هم انتقال حرارت هدایت و هم انتقال حرارت جابجایی وجو خواهد داشت. در این پژوهش سیال تراکم ناپذیر، نیوتنی و جریان پایا در نطر گرفته شده است. با توجه به پایا بودن انتقال حرارت شرط عدم تعادل حرارتی بین سیال و ماتریس جامد محیط متخلخل برقرار است. تمامی خواص ترموفیزیکی به جز چگالی ثابت فرض شده است. سیال درون محفظه را تراکم ناپذیر، نیوتنی و همگن فرض کرده و به دلیل اختلاف کم دما از فرض بوزینسک استفاده شده است. جریان سیال را همچنین دوبعدی، پایا و آرام فرض میکنیم. فازهای سیال و جامد در ناحیه متخلخل بدون تعادل حرارتی بوده و به همین دلیل از یک مدل دو دمایی برای بررسی رفتار انتقال حرارت در محیط متخلخل استفاده میشود. در ناحیه متخلخل از مدل گسترش یافته بریکمن-دارسی برای حل استفاده شده است. خطوط جریان، خطوط دما و ناسلت برای مقادیر مختلف عدد رایلی، عدد دارسی، مورد بررسی قرار گرفته است. با درنظر گرفتن مدل عدم تعادل حرارتی، در هر المان محیط متخلخل تفاوت دما میان فاز جامد محیط متخلخل و سیال درون آن وجود خواهد داشت. در این صورت، معادلات حاکم کمکی برای تفکیک رفتار فازهای جامد ماتریس متخلخل و سیال درون آن نیاز خواهد بود. در کابردهای با تولید حرارت داخلی در فاز جامد، از آنجا که حرارت در فاز جامد تولید شده و سپس به سیال منتقل میشود مدلسازی با درنظر گرفتن اثرات عدم تعادل حرارتی امری ضروری است. با توجه به کاربردهای مهم مدلسازی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محیط متخلخل در حالت عدم تعادل حرارت، هدف پژوهش حاضر، مدلسازی انتقال حرارت جابجایی طبیعی همبسته در یک ماتریس متخلخل با تولید حرارت داخلی و اشباع شده با یک سیال میباشد.

Keywords:

انتقال حرارت جابجایی طبیعی همبسته , محیط متخلخل , تولید حرارت , مدل عدم تعادل حرارتی